ZMZ Radosław Misztela, Kamil Kraska s.c.

ul. Twardosławicka 101
97-300 Piotrków Trybunalski

  zmz@zmzcnc.com
  +48 606 934 054

Laser CNC i kilka podstawowych informacji na jego temat

Laser CNC wykorzystuje do  cięcia materiału wiązkę spójnych fotonów, czyli najmniejszych skupień energii fali elektromagnetycznej. Wiązka laserowa uderza w powierzchnię materiału, silnie ją nagrzewa aż do stopnienia lub całkowitego odparowania jej określonej w projekcie części. Proces cięcia przez laser CNC rozpoczyna się, gdy wiązka laserowa całkowicie wniknie w materiał w jednym punkcie.

laser CNC

Spis treści:

  1. Jak dokładnie działa laser CNC?
  2. Jakie typy laserów CNC wyróżniamy?
  3. Jakie materiały można ciąć laserem CNC?
  4. Laser CNC – zalety technologii
  5. Wady cięcia laserem CNC

Jak dokładnie działa laser CNC?

Proces cięcia laserem polega na skierowaniu wiązki lasera CNC przez dyszę na materiał przeznaczony do obróbki. Głowica laserowa skierowana na powierzchnię materiału podgrzewa ją do momentu stopienia lub odparowania docelowego obszaru materiału. Laser CNC emituje skoncentrowaną i spolaryzowaną wiązkę promieniowania elektromagnetycznego z zakresu światła widzialnego, podczerwieni lub ultrafioletu. Światło to kumuluje w sobie ogromną ilość energii i jest skupione miejscowo, dzięki czemu cięcie przebiega na konkretnie określonym przez komputer obszarze. Dochodzi do szybkiego nagrzania pojedynczego punktu o małej średnicy pod wysokim gradientem temperatury. Powoduje to szybkie topienie i odparowanie materiału docelowego, umożliwiając „plamce” lasera CNC szybkie i precyzyjne przemieszczanie się w dół przez grubość materiału. Gorący punkt jest poddawany działaniu gazu, który wydmuchuje stopiony i odparowany materiał. Proces ten odsłania dno cięcia, umożliwiając ponowne stopienie i miejscowe ochłodzenie, umożliwiając kontynuację cięcia.

Wiązka promienia wytworzonego przez laser CNC nie jest więc jedynym czynnikiem odpowiedzialnym za proces cięcia. Konieczne jest też zastosowanie gazu technicznego np. argonu, azotu lub tlenu. W przypadku lżejszych i bardziej reaktywnych metali wspomaganie gazowe wykorzystuje azot, aby zminimalizować utlenianie. W przypadku stali, wspomaganie tlenem przyśpiesza proces cięcia przez miejscowe utlenianie materiału, co pomaga w usuwaniu resztek stopionego materiału i ogranicza jego ponowne przyleganie.

Jakie typy laserów CNC wyróżniamy?

Do cięcia precyzyjnego można wykorzystać jeden z czterech typów lasera, w zależności od rodzaju i grubości materiału, jak i oczekiwanego czasu realizacji zlecenia. Wyróżniamy więc:

  • Lasery CO2
  • Lasery neodymowe (Nd)
  • Lasery neodymowo-itrowo-aluminiowo-granatowe (Nd:YAG)
  • Lasery światłowodowe

Większość firm zajmujących się profesjonalnie obróbką metali decyduje się na wybór laseru CO2. Ze względu na szybkość wypalania polecany jest również laser światłowodowy, gdyż jest on bardziej wydajny niż inne wiązki laserowe i wymaga mniej gazów zewnętrznych. Zapewnia również płynniejsze cięcie, krótsze czasy realizacji i większą elastyczność.

Ponieważ opisujemy lasery CNC warto wspomnieć, że pracują one w różnych formatach. Najpopularniejszy ich rodzaj utrzymuje obrabiany przedmiot nieruchomo, podczas gdy optyka laserowa (lustra) porusza się zarówno w osi X, jak i Y. Alternatywą do niego jest taki typ lasera, w którym to głowica jest utrzymywana nieruchomo, podczas gdy obrabiany przedmiot się porusza. Jest jeszcze trzecia opcja, będąca hybrydą dwóch poprzednich metod. Wszystkie wymienione metody wykonują wzory kodów G w 2D i 2,5D przy użyciu sterowanego komputerowo systemu programowania, aby uzyskać w pełni zautomatyzowane o różnym poziomie komplikacji ścieżki cięcia.

Jakie materiały można ciąć laserem CNC?

Laser CNC jest nie tylko niezwykle precyzyjny, ale również kompatybilny z wieloma materiałami. Praktycznie żadne inne urządzenie nie pozwala na taką wszechstronność cięcia, przy zachowaniu tak wysokiej jakości. Laser będzie więc idealny do metali, drewna, papieru, tektury, korka, niektórych rodzajów tworzyw sztucznych, akrylu, teflonu, gumy, płótna czy skóry naturalnej. Można nim ciąć wiele rodzajów metalu od miękkiej stali do stali nierdzewnej. W przypadku metali błyszczących trzeba zachować szczególną ostrożność. Jako przykład można podać srebro, którego obróbka jest nieco trudniejsza, gdyż stwarza niewielkie ryzyko odbicia wiązek lasera. Szczególną ostrożność należy zachować przy cięciu tworzyw sztucznych, gdyż niektóre z nich mogą się stopić, spalić, zapalić, a nawet uwolnić niebezpieczne gazy. Może to doprowadzić w efekcie do uszkodzenia sprzętu.

Laser CNC – zalety technologii

Wysoka precyzja uzyskiwana przez laser CNC, dzięki wąskiej wiązce energii, precyzji przesuwania materiału i optyki lasera. Cięcie laserowe pozwala na wykonanie skomplikowanych projektów, które można wycinać przy dużych posuwach nawet w trudnych lub delikatnych podłożach materiałowych. Istotnym atutem jest fakt, że odbywa się to przy zachowaniu wąskich tolerancji, a tym samym przy niewielkich różnicach między partiami.

Idealne wykończenie ponieważ laser topi materiał, a nie tnie, to przycięte krawędzie z reguły nie wymagają żadnego gratowania po cięciu. Ograniczona strefa wpływu ciepła nie powoduje również zmian właściwości obrabianego materiału.

Brak zanieczyszczeń materiału oznacza m.in., że w odróżnieniu od tradycyjnej obróbki nie jest stosowane chłodziwo, które zanieczyszcza wycięte części. Do tego laser nie pozostawia resztek węglika, które powstają w trakcie mechanicznego ścierania. Cięcie laserowe wykorzystuje wyłącznie energię i gazy oraz nie stwarza ryzyka skażenia materiałowego powstałych części.  

Duża prędkość lasera, której nie osiągnie większość metod obróbki. Jako przykład można podać czas cięcia blachy o grubości 40mm za pomocą lasera CNC wspomaganego tlenem o mocy 12kW. Jest on ok. 10 razy szybszy niż ten uzyskany przy pomocy piły taśmowej i 50-100 razy szybszy niż cięcie drutem. Prędkość cięcia można zwiększyć stosując lasery wielogłowicowe lub wielokrotne. Laser CNC może pracować w systemie ciągłym bez bezpośredniego nadzoru operatora, co zapewnia wysoką wydajność procesu.

Precyzyjnie zaprojektowana ścieżka cięcia pozwala uniknąć powstania niepotrzebnych i kosztownych odpadów.

Różnorodność materiałów możliwych do cięcia laserem CNC stanowi również duży atut tej technologii, a wszechstronność tej metody rośnie wraz jej rozwojem. Jako przykład można podać cięcie kompozytów wzmocnionych włóknem węglowym. Można tu zastosować lasery o podwójnej częstotliwości. Jedna będzie przeznaczona do cięcia włókna, druga do cięcia środka wiążącego.

Szeroki wachlarz możliwości zastosowania w wielu branżach, jak np. w branży lotniczej, medycznej, elektronicznej czy w produkcji masowej i wielu innych. Firmy ogranicza jedynie pomysł i cena lasera, która niestety nie jest mała.

Niższe koszty pracownika i wymiany narzędzi ze względu na pełną automatyzację i mniejszą podatność na zużycie niż tradycyjne narzędzia tnące. Lasery światłowodowe nie posiadają elementów wymagających kontroli, okresowej wymiany części czy justowania.

Wady cięcia laserem CNC

Szkodliwe gazy i opary, które mogą zostać wytworzone w trakcie cięcia wielu polimerów, ale też niektórych metali. Zaliczymy do nich PTFE i różne fluoropolimery, które wytwarzają gazowy fosgen szkodliwy dla ludzi. Materiały te wymagają przetwarzania w kontrolowanej temperaturze.

Szkodliwe promieniowanie, gdyż laser generuje promień podczerwony niewidoczny dla ludzkiego oka. W przypadku cięcia połyskliwego metalu promień może się od niego odbić i uszkodzić wzrok operatora. Z tego względu laser jest sprzedawany w systemie zamkniętym (zabudowa) i nie może być używany w inny sposób.

Wysokie zużycie energii, którym charakteryzują się maszyny do cięcia laserowego. Ze względu na szybszy czas pracy lasera w porównaniu do maszyny CNC można założyć zużycie energii netto 2x niższe w przypadku tej drugiej.  

Ograniczenia w grubości materiału, gdyż laser z reguły tnie blachy w zależności od mocy lasera. Im wyższa moc, tym możliwość cięcia grubszych blach, ale wiąże się to oczywiście z wyższymi kosztami.

Wysokie koszty początkowe zależne również od mocy i jakości lasera. Cena nowego lasera może sięgać w przypadku topowej marki i wysokiej mocy nawet kilku milionów PLN. Dlatego można skorzystać na początek z opcji zakupu lasera używanego lub wybrać mniej znaną markę.

ZMZ Radosław Misztela, Kamil Kraska s.c. - obróbka CNC, usługi frezowania CNC

© 2024 All rights Reserved. Designed and powered by ZMZ Radosław Misztela, Kamil Kraska s.c.

Projekt graficzny: Magdalena Mirowska, Zdjęcia: Agnieszka Seklecka

This site is registered on wpml.org as a development site. Switch to a production site key to remove this banner.